OEP30W频率特性测量

简介

在博文"OEP30W D 类音频功率放大器简单测试”中给出了 OPE30W 的基本连接方式和功能应用。对于该音频放大芯片的输出特性和温度特性是什么？本文给出了测试方案。

在测试芯片的频率相应的时候，需要使用到正弦波产生芯片模块 AD9833。所使用到的 COM2 串口命令如下所示：

from tsmodule.tshardware    import *ccloadSerial.write(b'ad9833setfrequency 250\r')

详细的参考资料为：AD9833 数字信号发生器模块[1]

频率特性测试

由于 OEP30W 的输出为 D 类功放输出，需要对输出信号进行低通滤波之后，才能够获得其中的音频信号。下面采用两种低通滤波的方式：LC 低通滤波；RC 低通滤波

1. LC 低通滤波

对 OEP30W 输出 SP+,SP- 都使用 LC 低通滤波。如下所示。滤波后的信号在使用 DM3068 数字万用表交流信号挡进行测量。

下图中电感的容量为：，电容的容量为：。那么该低通滤波器的谐振频率为：

测量电路方案

下图是设置输入信号源的频谱从 10Hz~10kHz 过程中，输入输出信号的变化情况。在 LC 低通滤波器的作用下，D 类功放中的 320kHz 的 PWM 信号被滤除的很干净，只剩下呗调制的音频信号。

测量输出

波形

如下是绘制的输出信号的幅度。由于输入信号的幅值是固定的，所以这个曲线就代表了整个系统的幅频特性。

从其中可以看到在 5kHz 的地方有一个明显的谐振峰值，这是由 LC 低通滤波器所带来的。

测试电路的幅频响应

为了减少该谐振峰对于 OEP30W 模块的频率特性的影响，将上面 LC 中的 C 的容值改成 0.01uF。此时，谐振频率变成了 15.9kHz。

下面是重新测量后的输入输出信号的幅值。

输入输出信号

绘制输出信号的幅值随着频率的变化，代表了上述测量系统的幅频特性。其中在 4kHz 以下，系统的幅频特性非常平坦。

2. RC 低通滤波

使用 RC 滤波来对 OEP30W 模块中的音频信号进行提取。

如下图所示，其中的电感的改成 4.7kΩ的电阻。该低通滤波器的滤波常数所对应的截止频率等于：

使用 RC 滤波的电路

如下是测量输入输出信号随着频率变化的情况。

输入输出波形

绘制出输出信号的幅值随着频率的变化，代表着上述测量系统的频率特性。该系统呈现明显的低通滤波特性。但是非常奇怪的是，这个曲线对应的处频率宽度远远小于前面 RC 时间常数所对应的 2127Hz。

使用 RC 滤波器的响应

修改前面 RC 低通滤波器的参数：R= 1k 欧姆 C=0.01 微法

重复实验，可以获得对应的输入输出波形。可以看到此时低通滤波器输出的信号中原来 PWM 的高频分量就有了比较明显的成分了。

输入输出波形

绘制出输出信号的幅值，如下图所示，代表了测量系统的频率响应。在高频处，由于受到 RC 滤波器的影响，系统的高频增益略微下降。

电路的频率特性

3. 测量结论

为了使得 PWM 输出的低通滤波对音频信号影响减少，使用 RC 滤波器的效果较好。OEP30W 模的频响特性是非常平坦的。能够满足一般的高保证声音的输出。

温度特性

使用热电偶测量 OEP30W 芯片表面的温度。下图显示了在输出频率为 250Hz，负载为 4Ω扬声器，工作 10 分钟内，芯片表面温度的变化。

此时模块的工作电压为 12V，工作电流为 0.4A 左右。十分钟后的温度缓慢上升到 55 摄氏度。

温度曲线

由于固定热电偶，使用了白色塑料绝缘胶带覆盖了芯片，所以造成芯片的散热受到一定影响。所以如果没有测量的影响，OEP30W 工作温度不会超过 50 摄氏度。

参考资料

[1]

AD9833 数字信号发生器模块: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104112884